удк 625.143.1 оценка интенсивности бокового износа различных
advertisement
Механика и машиностроение УДК 625.143.1 ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ БОКОВОГО ИЗНОСА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ РЕЛЬСОВ © 2011 В.А. Покацкий, А.В. Тарасов Самарский государственный университет путей сообщений Поступила в редакцию 10.11.2011 Проблема интенсивного износа боковой грани рельсов, существенно влияющая на безопасность движения поездов и эксплуатационные расходы железных дорог, продолжает оставаться уже более 20 лет на сети железных дорог одной из приоритетных. Ежегодно ОАО «РЖД» расходует более 4 млрд руб. на предупреждение и устранение последствий износа. Несмотря на это актуальность данного вопроса не снижается. Последние 6 лет на Куйбышевской железной дороге наличие дефектных рельсов с кодом 44 (боковой износ рельсов) остается примерно на одном уровне (рис. 1). Рис. 1. Выход рельсов в дефектные по коду 44. Рассмотрим влияние профилей контактирующих поверхностей системы колесо-рельс на интенсивность износа. Определение условия контактирования и характер бокового износа рельсов разных марок в реальных условиях сложной железнодорожной системы является непростой задачей. Для решения этой задачи целесообразно использование компьютерного моделирования для создания идентичных внешних условий при взаимодействии колеса с разными профилями рельсов. Одним из современных программных комплексов позволяющим решить данную задачу является «Универсальный механизм» [1]. Прогнозирование износа профилей железнодорожных колес и рельсов в ПК «Универсальный механизм» организовано на базе инструмента сканирования (многовариантного расчета, МВР), дополненного понятием эволюции. Под эволюцией понимается серия многовариантных расчетов одинаковой структуры, отличающихся друг от друга внешними условиями. В случае прогнозирования износа профиля изменяемыми внешними условиями являются формы профилей колес или рельсов, изменяющиеся в конце каж- дого МВР. В программном комплексе предусмотрена возможность задания разных моделей изнашивания. Для расчетов была применена модель ВНИИЖТа [2]. Общий вид формулы интенсивности изнашивания: I=k(v/vk)2p/E, где I – безразмерная интенсивность изнашивания в точке контакта, отражающая вклад этой точки в износ,p – контактное давление,E – модуль Юнга для колесных и рельсовых сталей,k – безразмерный коэффициент, равный 0,03 для чистых рельсов, v –линейная скорость в данной точке, vk скорость качения. Скорость vk можно определять поразному. Для колесных пар предлагается формула vk=(v+ωR0)/2,где v – скорость экипажа,ω – угловая скорость колеса,R0 – радиус колеса.При обычном движении тележки v≈ωR0≈vk Основные параметры моделирования износа: - подвижная единица –полувагон на базе тележки 18-100 с нагрузкой на ось 25т; скорость движения 80 км/ч, режим движения v=const - режим поддержания постоянной скорости. Сила прикладывается на уровне автосцепки; путь: кривая постоянного радиуса R=300м длиной 200м, переходная кривая 50м, прямая вставка 10м, возвышение наружного рельса 150мм, уширение колеи 10мм; коэффициент трения наружного и внутреннего рельса 0,25; контакт колесо-рельс: модель сил крипа – FastSim. FastSim - алгоритм расчета сил крипа, основанный на линейной теории Калкера сил крипа. Преимущества – сравнительно высокая скорость расчета, учет спина и простейших геометрических свойств контактирующих поверхностей (радиусов кривизны); эволюция износа: модель износа – модель ВНИИЖТа, коэффициент износа 4*10-12 м3/Дж, съем материала задан съемом материала равным 0,1 мм за одну итерацию.Боковой износ определялся как разность координат точек нового профиля рельса и изношенного на уровне 13мм от поверхности катания изношенного рельса (рис. 2). Для заданных условий моделирования были выполнены расчеты интенсивности бокового износа для профилей новых рельсов типов: Р65, Р50, Р65 1965 года, Р50 1965 года, UIC 60, AREMA 141, AREMA 136, AREMA 132 (рис. 3).В результате моделирования установлено, что после пропуска 50-60 млн.т.брутто наблюдается выравнивание интенсивности износа по всем типам рельсов, что обусловлено приработкой рельсов под колеса вагона и появлению «конформного» контакта. 1187 Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011 Рис. 2. Новый и изношенный профили рельсов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Программный комплекс «Универсальный механизм» [Электронный ресурс]. - Режим доступа к ресурсу : http://www.umlab.ru Рис. 3. Интенсивность износа рельсов разных типов 2. Абдурашитов А.Ю., Покацкий В.А., Тарасов А.В. Влияние профилей контактирующих поверхностей системы колесо-рельс на интенсивность износа головки рельсов в кривых участках пути // Повышение эффективности и надежности работы рельсов: сб. науч. тр ОАО «ВНИИЖТ» / Под ред. А.Ю. Абдурашитова. – М.: Интекст, 2011. С. 61 – 64. EVALUATION OF THE INTENSITY OF THE SIDE OF WEAR DIFFERENT TYPES OF RAILS © 2011 V.A. Pokastky, A.V. Tarasov Samara State University of Railways 1188
